[发明专利]3D打印在交联型聚酰亚胺中的应用、多孔聚酰亚胺的制备、聚酰亚胺复合材料的制备

说明书

本发明提供了3D打印在交联型聚酰亚胺中的应用、多孔聚酰亚胺的制备、聚酰亚胺复合材料的制备，属于3D打印及智能制造技术领域。本发明将直书写3D打印技术用于交联型聚酰亚胺，可简单地制备具有较好耐热性能、尺寸稳定性优异、孔隙丰富、孔径可控的交联型多孔聚酰亚胺；用于制备聚酰亚胺复合材料，所制备的聚酰亚胺复合材料具有优异的热性能、好的尺寸稳定性和形状复杂的特点，且工艺简单，可制造形状多元化的聚酰亚胺复合材料。

技术领域

本发明涉及3D打印及智能制造技术领域，尤其涉及3D打印在交联型聚酰亚胺中的应用、多孔聚酰亚胺的制备、聚酰亚胺复合材料的制备。

背景技术

聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺结构的一类聚合物，其具有优异的机械性能、耐高低温、好的透明度、优异的电学性能和耐辐照性能等，因而在航空航天、微电子、涂料、电池、汽车制造、液晶显示和气体分离等领域具有广泛的应用。当按照非等摩尔组分数制备聚酰胺酸溶液后加入含固化交联活性基团的单酐或者单胺封端可得到分子量可控的聚酰胺酸，固化交联聚酰胺酸可制备耐高温、高模量以及耐溶剂腐蚀的交联型聚酰亚胺。交联型聚酰亚胺的应用形态主要为薄膜与实体三维结构，其中薄膜可通过流延法制备，而三维结构的传统成形制造方式主要为高温、高压条件下的模压成形，由此制造的形状大多为块状或棒状，形状结构较为单一。传统成形方式往往需要提供模具与高温高压，无法避免成形条件苛刻与操作复杂的问题，且模具的大量使用存在无谓的资源浪费等缺点。此外，当制作复杂形状制件时需要耗费更多的精力与经济用于模具的制作，且“削”、“剪”、“切”等较为繁琐的机械加工操作导致产生更多的废料，这会进一步加大资源的浪费。

3D打印也叫做增材制造，其原理为分层制造、层层叠加，能快速、高精度、低消耗地将虚拟数据转化为实体三维结构。3D打印技术具有原料适用性较为广泛的特点，已在航空航天、医疗、汽车、食品加工等行业具有广泛的应用。将3D打印技术应用于聚酰亚胺的成形制作不仅可以简化加工工艺，而且对具有复杂形状制件的制作具有较大的优势。与聚酰亚胺的传统成形制造方式相比，3D打印技术具有操作简单、节约资源、高效等优点。然而，由于熔融沉积3D打印与选择性激光烧3D打印均较难熔融耐高温的交联型聚酰亚胺，成形困难；立体平板印刷3D打印与数字光刻3D打印虽较易实现热固性聚酰亚胺制件的成形制作，但所得热固性聚酰亚胺制件的热性能往往降低；目前直书写3D打印聚酰亚胺的主要研究对象为热塑性聚酰亚胺，其以聚酰胺酸或聚酰胺酸盐作为原料，打印制件再热酰亚胺化即得到聚酰亚胺制件。可知，现有3D打印对高耐热交联型聚酰亚胺的3D打印成形研究较少。

发明内容

本发明的目的在于提供3D打印在交联型聚酰亚胺中的应用、多孔聚酰亚胺的制备、聚酰亚胺复合材料的制备，能够实现复杂形状、孔隙率与孔隙结构可调控的交联型多孔聚酰亚胺的制备，以及形状多元化且热稳定性优异的交联型聚酰亚胺复合材料的制备。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种直书写3D打印在制备交联型聚酰亚胺中的应用。

本发明提供了一种直书写3D打印交联型多孔聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：

将聚酰胺酸、有机溶剂和致孔剂混合，得到聚酰胺酸墨水；

将所述聚酰胺酸墨水进行直书写3D打印，得到3D打印构件；

将所述3D打印构件进行热处理，得到交联型多孔聚酰亚胺。

优选的，所述聚酰胺酸对应聚酰亚胺的数均分子量为5000～50000g/mol；所述聚酰胺酸为：

优选的，所述有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种或几种；